Е.И. Большакова - Задания практикума по объектно-ориентированному программированию

Московский государственный университетимени М. В. ЛомоносоваФакультет вычислительной математики и кибернетикиЕ. И. БольшаковаЗадания практикумапо объектно-ориентированномупрограммированиюУчебно-методическое пособиеМосква20111УДКББКРецензенты:доцент, к.ф.-м.н. Е.А. Кузьменковадоцент, к.ф.-м.н. В.В. МалышкоБольшакова Елена ИгоревнаЗаданияпрактикумапообъектно-ориентированномупрограммированию: Учебно-методическое пособие. – М.: Издательскийотдел факультета ВМК МГУ (лицензия ИД № 05899 от 24.09.2001), 2010 –48 с.В пособии описываются постановка задачи и варианты заданияпрактикума по имитационному моделированию процессов и явлений на основеобъектно-ориентированного программирования.

Приводятся методическиеуказания и пояснения. Пособие предназначено для поддержки практикума попрограммированию для студентов 3 и 4 курсов факультета ВМК МГУ.Печатается по решению Редакционно-издательского совета факультетавычислительной математики и кибернетики МГУ им. М. В. ЛомоносоваISBN 978-5-89407-440-5© Издательский отдел факультетавычислительной математики и кибернетикиМГУ им. М. В.

Ломоносова, 2010© Большакова Е.И. 20102СОДЕРЖАНИЕ1. Общее описание заданий .......................................................................... 42. Варианты .................................................................................................... 6Демонстрационные модели физических явлений.................................................6Компьютерная модель Солнечной системы ...............................................................6Система разработки оптических конструкций из линз .............................................7Модель оптических экспериментов в зеркальной комнате........................................8Система конструирования и расчета электрических схем .......................................9Моделирование движения транспорта ................................................................ 10Моделирование движения на автостраде ................................................................10Моделирование движения на перекрестке дорог ......................................................11Модель движения на круговой автомобильной развязке ..........................................12Система контроля движения электропоездов .........................................................13Система управления движением на линии метро ....................................................14Система управления воздушным движением............................................................15Автоматизация производственных процессов ....................................................

16Система управления оптовым складом ....................................................................16Моделирование службы доставки лекарств .............................................................17Система контроля ассортимента книжного магазина ..........................................19Менеджмент курсов иностранного языка ................................................................20Модель составления программ радиостанции..........................................................21Система автоматизации функций секретаря .........................................................22Моделирование работы курьерской службы ............................................................23Система поддержки бронирования и заселения гостиницы ....................................24Моделирование работы морского порта ..................................................................24Моделирование в сфере обслуживания...............................................................

25Моделирование обслуживания в филиале банка........................................................25Модель обслуживания на бензозаправочной станции ..............................................26Моделирование работы автосервиса ........................................................................27Модель работы магазина или супермаркета ............................................................28Моделирование работы парикмахерского салона .....................................................29Экономические игры ............................................................................................ 30Модель управления страховой компанией .................................................................30Моделирование инвестиций в строительство..........................................................32Система управления инвестиционным портфелем ..................................................33Модель работы рыбоводческого хозяйства ..............................................................35Моделирование работы животноводческой фермы ................................................36Модельные системы контроля .............................................................................

37Модельная система регулирования домашнего отопления ......................................37Модель контроля городской экологической обстановки ..........................................38Моделирование распространения вирусного заболевания ........................................40Графические редакторы .......................................................................................

41Специализированный графический редактор ............................................................41Модельная система укладки плитки .........................................................................423. Методические указания .......................................................................... 424. Литература ...............................................................................................

483ПредисловиеПарадигма объектно-ориентированного программирования являетсяодной из ведущих в современной программной индустрии и одновременноодной из самых сложных в практическом освоении. Описываемые в данномучебном пособии задания практикума относятся в основном к областиимитационного моделирования, которая охватывает широкий круг процессов иявлений (физических, производственных, управленческих и т.п.) и для которойочень естественно применение методологии объектно-ориентированногопрограммирования. В ходе объектного анализа таких задач обычно несложновыявить ключевые понятия проблемной области, образующие в ходедальнейшего проектирования программные объекты и классы имитационноймодели.

Именно поэтому для семестрового студенческого практикума пообъектно-ориентированному программированию в течение нескольких летспециально подбирались разнообразные задачи имитационного моделирования.Предлагаемые в пособии задания допускают различные уточнения (какусложняющие, так и упрощающие их выполнение), и в результате для одногозадания возможно несколько разных, но удачных способов проектирования ипостроения программных систем.

Все задания не зависят от применяемого языкаобъектно-ориентированного программирования.Автор признательна Н.В. Баевой за ценные предложения по улучшениювариантов заданий, а также благодарит всех своих коллег, помогавших наразных стадиях подготовки пособия.1. Общее описание заданийПостановка задачиРазработать программную систему, осуществляющую имитационноемоделирование процесса или явления (определяемого вариантом задания) ивизуализирующую этот процесс или явление.Использовать для создания системы один из объектно-ориентированныхязыков программирования: С#, Object Pascal, C++, Java, Python, PHP, Ruby,Visual Basic и др., а также поддерживающие его инструментальные средства.Провести с помощью разработанной системы исследование поведениямоделируемого процесса, задавая для этого различные значения параметров, откоторых зависит этот процесс.Основные требования• Система должна быть спроектирована на основе методологии объектноориентированного программирования, т.е.

должна быть представлена в видесовокупности взаимодействующих друг с другом объектов, причем каждыйобъект является экземпляром определенного класса, а классы образуютиерархию. В ходе объектно-ориентированного проектирования необходимоопределить и зафиксировать логическую структуру (классы и объекты) ифайловую (модульную) структуру системы.4• Система должна предоставлять удобный и понятный пользовательскийинтерфейс,предусматривающийпроведениеэкспериментов помоделированию и выдачу в ходе экспериментов необходимой информации(определяемой вариантом задания).• Для проведения экспериментов по моделированию перед началом каждогоэксперимента пользователь должен иметь возможность устанавливатьнужные значения параметров, от которых зависит этот процесс или явление.Такие параметры называются параметрами моделирования, обычно в ихчисле – шаг моделирования, т.е.

отрезок времени, измеряемый в тех или иныхединицах времени (секундах, минутах, часах, днях, неделях и пр.) и/иличисло шагов моделирования.• Поскольку в большинстве вариантов задания моделируемый процесс илиявление зависит от нескольких неопределенных факторов, следуетмоделировать такие факторы статистически – на основе одного из законоввероятностного распределения (равномерного, нормального и др.).Содержание работы1) Выбор и изучение инструментальных средств: языка программирования,соответствующей интегрированной среды разработки приложений (VisualStudio, Eclips, Delphi, С++ Builder и т.п.), графических библиотек.2) Общее проектирование системы: уточнение постановки задачи выбранноговарианта задания, определение изменяемых параметров моделируемогопроцесса/явления, метода моделирования, средств и объектов визуализации;составление эскиза пользовательского интерфейса.3) Объектно-ориентированное проектирование: объектный анализ решаемойзадачи и разработка диаграмм, характеризующих соответственно классы иобъекты системы, выделенные в ходе анализа; составление текстовыхспецификаций интерфейса классов.4) Программирование системы на основе всех проектных решений, определениефайловой (модульной) структуры программы.5) Проведение исследования (экспериментов) по моделированию на базереализованной программной системы.6) Составление отчета, в который включаются: Уточненная постановка задачи для выбранного варианта задания. Диаграмма классов программной системы. Текстовые спецификации основных классов системы. Диаграмма объектов программной системы. Указание использованных при выполнении задания инструментальныхсредств (языка программирования, интегрированной среды, библиотек). Описание файловой структуры программной системы. Краткая характеристика пользовательского интерфейса. Краткое описание проведенных экспериментов.52.